Upload
andrei-stejereanu
View
1.884
Download
152
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Proiect pentru studentii de la politehnica specialitate facultatea de mecanica sau inginerie si management
Citation preview
Facultatea : I.M.S.T.
Specializarea : T.C.M
PROIECT DE AN
Tehnologii de Deformare Plastica la Rece
Anul III
Student : Stejereanu Andrei-Cosmin
Grupa : 631 AAa
Anul Scolar
2013-2014
Tema de proiect
Sa se proiecteze procesul tehnologic si matrita pentru obtinerea piesei
Placuta R1-631AA-32 in conditiile unui volum de productie de 1.800.000 de
bucati.
CONTINUTUL PROIECTULUI Memoriul se compune din trei parti distincte, fiecare din ele continand etape
caracteristice.
A. Proiectarea tehnologiei de prelucrare.
1. Analiza piesei.
2. Studiul tehnologicitati piesei.
3. Analiza diferitelor variante de proces tehnologic pentru obtinerea piesei prin procedee
de deformare plastica la rece.
4. Analiza croirii semifabricatului.
5. Proiectarea schemei tehnologice.
6. Calculul fortelor si a pozitiei centrului de presiune.
B. Proiectarea echipamentelor de deformare.
1. Proiectarea elementelor componente ale stantei sau matritei. Realizarea desenului de
executie.
2. Calculul de verificare al unor elemente componente.
3. Calculul dimensiunilor nominale si stabilirea abaterilor elementelor active.
4. Realizarea desenelor de executie ale unor elemente active.
5. Alegerea utilajului de presare.
6. Indicatii privind montarea, exploatarea. Intretinerea matritei proiectate.
7. Norme specifice de protectie a muncii.
C. Calcule tehnico-economice.
1. Calculul normei de timp.
2. Calculul costului piesei prelucrate pe matrita proiectata.
3. Compararea variantelor tehnologice si justificarea variantei alese.
Continul parti grafice:
1. Desenul de executie al piesei.
2. Desenul de executie al semifabricatului plan (desfasurata piesei).
3. Desenul de ansamblu al matritei proiectate.
4. Desenele de executie ale elementelor active
A. PROIECTAREA PROCESULUI TEHNOLOGIC
DE PRELUCRARE
Aceasta parte a proiectului are ca scop final stabilirea, pe baza unor considerente tehnice si
economice, a succesiunii operatiilor(in cazul desfasurarii procesului de prelucrare( pe mai multe
stante sau matrite) sau a fazelor (in cazul in care procesul de prelucrare se desfasoara pe o
singura stanta sau matrita).
1.Analiza piesei
Proiectarea tehnologiei de prelucrare precum si a echipamentului necesar (stante si
matrite) se face pe baza datelor initiale ale temei de proiecatare: desenul de executie al
piesei,volumul de productie, productivitatatea prelucrarii, costul piesei prelucrate, volumul de
investitii necesar, dotarea tehnica etc.Deoarece desenul de executie reprezinta principalul
document tehnic care sta la baza activitatii de proiectare, este justificata preocuparea
proiectantului ca acesta sa fie complet si corect. In multe situatii practice desenul de executie al
piesei nu este intocmit de specialisti in domeniu si, ca urmare, ar putea contine greseli sau ar
putea fi incomplet. Din acest motiv inainte de inceperea oricarei activitati propriu-zisa de
proiectare trebuie realizata cu responsabilitate, o analiza amanuntita a desenului de
executie.Aceasta analiza se face din mai multe puncte de vedere, principalele fiind mentionate in
continuare.
1.1. Rolul functional al piesei
Proiecatarea formei piesei, stabilirea materialului din care aceasta sa se execute, stabilirea
dimensiunilor si a abaterilor acestora se face avand in vedere rolul functional al piesei in
ansamblul din care face parte. Pentru aceasta se executa o schita a ansamblului din care face
parte piesa, punandu-se in evidenta(prin linii groase) piesa a carei tehnologie trebuie proiectata.
Se mentioneaza in mod concret rolul functional al piesei. Pe desenul de executie al piesei se identifica prin numerotare suprafetele ce o definesc.Se mentioneaza rolul fiecarei suprafete si
procedeul de deformare plastica la rece prin care aceasta poate fi realizata. Se evidentiaza
suprafetele ce nu pot fi realizate prin procedee de deformare plastica la rece, sugerandu-se alte
posibilitati de prelucrare ale acestora.
1.2. Verificare desenului de executie
Aceasta etapa a procesului de proiectare se realizeaza cu scopul intelegerii formei
constructive a piesei, al corectarii eventualelor greseli de proiectare sau a completarii desenului
de executie cu alte vederi, sectiuni sau detalii, in asa fel incat acesta sa ofere o imagine completa
si unica a piesei si sa contina toate informatiile necesare unei proiectari corecte.Desenul de
executie trebuie sa cuprinda suficiente vederi,detalii si sectiuni incat piesa sa poata fi unic
definita si sa nu dea nastere la interpretari subiective.
Din studiul efectuat asupra desenului piesei , se observa ca:
forma constructiva a piesei este simpla, si este determinata prin vederile prezentate;
forma piesei este determinata prin dimensiunile indicate pe desen, in vederile si sectiunile
prezentate;
desenul respecta scara indicata (2:1);
sunt indicate pe desen toate razele de indoire si de racordare a contururilor;
grosimea materialului este de 1,5 mm;
piesa s-a obtinut prin urmatoarele prelucrari: decupare, perforare, indoire;
toate prelucrarile se pot realiza cu ajutorul stantelor si/sau matritelor;
cotele netolerate se vor tolera conform STAS 11111-86 clasa a II a de precizie;
pe desen este specificata rugozitatea suprafetei materialului : Ra 3,2
1.3. Materialul piesei
Avand in vedere ca informatiile despre materialul din care se executa piesa, vor fi in
urmatoarele etape ale procesului de proiectare, din standardele corespunzatoare se vor
extrage date referitoare la :
Proprietatile fizico-mecanice.
Compozitie chimica.
Forme si dimensiuni de livrare.
Din [S1-pag. 9 tab 2 ] au fost extrase datele referitoare la material in tabelul 1:
Material
STAS
Stadiul
de
livrare
Rezistenta
la rupere
Rm
[N/mm2]
Compozitie
chimica [%]
Greutate
specifica,
[kg/dm3]
Forme si dimensiuni de livrare
benzi Foi de tabla
Cu-Zn 10
STAS 289-
88
O
240290
Cu 91-62 Pb0,
13-0,05
Fe0, 2-0, 01
Mn0, 1-0, 05
Al0, 03-0, 02
Sn0, 1-0, 05
Zn - restul
8,2
10, 12, 14, 15,
16, 18, 20, 21,
22, 24, 25, 26,
28, 29, 30, 32,
35, 36, 40, 42,
45, 46, 47, 48,
50, 52, 55, 56,
60, 63, 65, 70,
72, 75, 80, 81,
85, 90, 94, 95,
100, 103, 105,
106, 110, 115,
120, 130, 135,
140, 145, 150
500x2000
560x2000
1000x2000
HA
290350
HB
>350
Tabelul 1
Benzi-Aliaje CuZn(STAS 290/2-89)
g(mm) 0,1; 0,12; 0,14; 0,15; 0,18; 0,2; 0,22; 0,25; 0,3; 0,35;0,4; 0,45; 0,5; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 1; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2
B(mm) 10; 12; 14; 15; 16; 18; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 29; 30; 32; 35; 36; 40; 42; 45; 46; 47; 48; 50; 52; 55; 56; 60; 63; 65; 70; 72; 75; 60; 81; 85; 90; 94; 95; 100; 103; 106; 106; 110; 115; 120; 130; 135; 140; 145; 150; 155; 160; 180; 200; 220; 240; 250; 260; 270; 280; 300; 320; 360; 400; 450; 500; 560
Ab. la B(mm)
G \ B 10-100 101-150 151-300 301-500
0,1-0,65
0,7-2
Tabelul 2
1.4.Stabilirea formei si dimensiunilor semifabricatului plan.
Pentru analiza tehnologicitati piesei si pentru studiul croirii semifabricatului este necesara
determinarea formei si dimensiunilor semifabricatului plan(Fig1).
Figura 1
Avand in vedere ca in cele mai multe cazuri dimensiunile inscrise pe desenele de executie ale
pieselor indoite nu pot fi utilizate direct in relatiile de calcul cunoscute, este necesara o
redimensionare a piesei care sa evidentieze in mod explicit dimensiunile elementelor simple de
contur.Deoarece desenele, atat de executie cat si de ansamblu, ale reperului de mai sus au fost
executate in soft-ul Autodesk Inventor Pro 2013 suntem siguri de corectitudinea datelor deoarece
programul nu permite crearea unei piese fara a avea datele necesare. De asemenea modelul 3D al
reperului ne ajuta sa intelegem cu usurinta intrebuintarea piesei, suprafetele care o definesc si
conditiile de lucru la care este supusa piesa.
Pentru piesele indoite cu o raza de indoire diferita de zero, lungimea desfasurata a piesei
(semifabricatului plan) este egala cu lungimea stratului neutru (strat a carui forma se modifica ,
dar a carui lungime ramane constanta) , care se determina cu relatia: Rel. 1 [S2-pag. 20 -fig. 2.2 ]
Rel 1.
In care:
L lungimea desfasurata a piesei;
li lungimea portiunilor rectilinii ale stratului neutru;
k numarul portiunilor rectilinii;
l1 lungimea stratului neutru pe portiunile indoite ale piesei si care se
determina cu relatia: [rel. 2.3, pag. 20]
In care:
1 unghiul de indoire;
r1 - raza de indoire interioara;
x coeficientul care tine seama de deplasarea stratului neutru
[ S2 -pag. 21 tab. 2.1 ] se alege in functie de raportul
Astfel pentru piesa in discutie(Fig2) avem urmatoarele calcule:
Fig 2
Pentru portiunile rectilinii ale piesei:
Pentru portiunile indoite ale piesei:
Cum valoarea 1,33 se afla intre doua valori r/g=1,2 si r/g=1,3 ,prin
interpolare vom determina x-ul necesar.
L = l1 + l2 + l3+ + = 9,50+18,5+5+4,15+4,15=
Din STAS 11111-86 se va alege abaterea corespunzatoare pentru L :
A2. Studiul Tehnologicitatii piesei.
Tehnologicitatea unei piese este o caracteristica a acesteia care evidentiaza gradul in care
piesa poate fi executata in conditii normale de lucru.
Tehnologicitatea se apreciaza prin diferiti indici de tehnologicitate, caracteristica procedeului
de deformare respectiv.
Tehnologicitatea pieselor prelucrate prin deformare plastica la rece se analizeaza din mai
multe puncte de vedere caracteristice fiecarui procedeu de deformare in parte.
2.1 Tehnologicitatea conditiilor tehnice impuse.
Pentru a face o analiza completa, corecta si concisa se recomanda completarea tabelului 3
cu valori de precizie extrase din desenul de executie al piesei si din literatura de specialitate.
Dimensiunea
nominala
Precizia impus piesei prin desenul de execuie Precizia posibil de realizat prin procedee de D.P.R. Concluzi
i
Abateri
dimensionale
Abateri la
cote
Libere
STAS
11111-88
Abateri
de
forma
Rugozitatea
suprafetei
Abateri dimensionale Abateri
de
forma
Rugozitatea
supra
fetei
Deformare
normal
Deformare
de precizie
15 - 0,5 - - 0,10 0,03 - - DN
32 0,1 - - - 0,12 0,04 - - DP
40 - 1,2 - - 0,10 0,03 - - DN
4 0,6 - - - 0,52 0,25 - - DN
13 - 1 - - 0,12 0,04 - - DN
13 0,80 - - - 0,52 0,25 - - DN
3
- - - 0,10 0,03 - - IMP
4 - 0,3 - - 0,04 0,02 - - DN
5,5 - 0,3 - - 0,10 0,03 - - DN
2 - 0,3 - - 0,10 0,03 - - DN
18 - 0,5 - - 0,10 0,03 - - DN
10 - 0,4 - - 0,10 0,03 - - DN
4 - 0,3 - - 0,04 0,02 - - DP
7,5 - 0,4 - - 0,04 0,02 - - DN
R1 - 0,6 - - 0,5 - - - DN
R2 - 0,6 - - 0,5 - - - DN
R3,5 - 0,6 - - 1 - - - DN
25,5 - 1,0 - - 0,10 0,03 - - DN
9 - 0,8 - - 0,10 0,03 - - DN
Tabelul 3
2.2. Tehnologicitatea suprafetelor obtinute prin decupare.
Se subintelege faptul ca, prin procedeul de decupare, nu pot fi realizate orice fel de
forme ale suprafetelor si nici orice dimensiuni ale acestora. Pentru aceasta se compara forma si
dimensiunile unei piese model cu desfasurata piesei pentru care se face proiectul.Piesa aflata in
discutie nu prezinta probleme in realizare la decupare.
2.3. Tehnologicitatea suprafetelor obtinute prin perforare
Avand in vedere limitele procedeului de perforare in ceea ce priveste forma suprafetelor
perforate,se compara aceste elemente de pe piesa model(figura 3) cu situatii asemanatoare de pe
piesa reala(figura 4).
Astfel,rezulta ca gaurile de diametru d si canalul de pana pot fi realizate prin procedee normale
de deformare plastica la rece.
Figura 3
Figura 4
2.4. Tehnologicitatea pozitie relative a elementelor piesei la operatia de perforare
Avand in vedere limitele procedeului de perforare in ceea ce priveste
conditiile dimensionale si de pozitie relativa ,se compara aceste elemente de pe piesa
model(figura 3) cu situatii asemanatoare de pe piesa reala(figura 4).
Astfel,constatam ca dimensiunile pot fi realizate.
2.5. Tehnologicitatea formelor indoite ale piesei
Pentru piese indoite apar,in plus,conditii de tehnologicitate referitoare la raza minima de
indoire,distanta minimca intre marginea orificiilor si liniile de indoire si lungimea laturii indoite.
se compara aceste elemente de pe piesa model(figura 5) cu situatii asemanatoare de pe piesa
reala(figura 6).
Fig 5
Figura 5
2.5.1 Raza minima de indoire
Valorile acetui parametru,rezultati de pe piesa reala se compara cu valorile posibil de realizat.
Verificand conditia, rezulta ca raza poate fi executata.
2.5.2 Distanta de la baza gaurii perforate la bratul indoit
Valorile acetui parametru,rezultati de pe piesa reala se compara cu valorile posibil de realizat.
Verificand conditia,rezulta ca gaura poate executata inainte de indoire.
2.5.3 Lungimea bratului indoit
Valorile acetui parametru,rezultati de pe piesa reala se compara cu valorile posibil de realizat.
Verificand relatia,rezulta ca bratul poate fi executat.
Fig 6.
A 3.Analiza diferitelor variante de proces tehnologic
Dupa cum este cunoscut, pentru orice problema sociala, tehnica, economica, exista mai multe
variante de rezolvare. In functie de conditiile concrete, una sau alta din variante poate fi
considerata la un moment dat.Prezentarea succinta si ordonata a variantelor posibile este
prezentata in tabelul 4.
Tabelul 4.
Fig.7 Fig.8
Nr. crt. Varianta tehnologica
Denumirea operatiei
Denumirea fazei Schita operatiei
Denumirea sculei
Obs.
0 1 2 3 4 5 6
1
Pe scule simple
Decupare a. Introducerea benzii; 1. Decuparea; b. Avansul benzii;
Fig. 7.
Stanta simpla de decupat
Perforare a. Introducerea semifabricatului in stanta;
b. Orientarea semifabricatului; 1. Perforare; c. Scos piesa;
Fig. 8.
Stanta simpla de perforat
Indoire a. Introdus piesa in matrita; b. Orientare; 1. Indoire; c. Scos piesa;
Fig. 9. Matrita simpla de indoit
2
Pe scule
complexe+ scule
simple
Perforare +
decupare
a. Introdus banda; 1. Perforare + decupare; b. Scos deseu; c. Scos piesa;
Fig. 10.
Stanta complexa cu
actiune simultana
Indoire
a. Introdus piesa; b. Orientare; 1. Indoire; c. Scos piesa;
Fig. 9.
Matrita simpla de indoit
3
Pe scule combinate
Perforare+ slituire+ indoire+ retezare
a. Introdus banda 1. Perforare; 2. Slituire; 3. Indoire; 4. Retezare; b. Scos piesa;
Fig. 11
Matrita combinata cu
actiune succesiva
Fig.9. Fig.10. Fig.11.
A 4.Analiza croirii semifabricatului
Ponderea mare cu care costul materialului intervine in pretul piesei impune ca etapa de
analiza a croirii semifabricatului sa constituie principal cale de eficientizare a procesului de
deformare.
Pentru aceasta trebuie luate in considerare toate variantele posibile de croire, incercandu-se ca
pe baza unor criterii tehnice, tehnologice si economice sa se selecteze variantele de croire cele
mai eficiente.
Aprecierea eficientei croirii se face avand in vedere schema de croire si parametri care o
caracterizeaza prin intermediul coeficientului de croire, (Kc) si coeficientului de utilzare, (Ku).
Kc=(nA)100/(pls) [%] [S2-pag 101-4.7]
Ku=(NA0)100/(Lls) [%] [S2-pag104- 4.8, ]
Lungimea benzi se determina cu relatia:
L=500/(g) [m] [S2-pag23-18]
-greutatea specifica =>=8,2 kg/dm [S1-pag9-tabelul 2]
=>L=500/(8,2*1,5)=40,65 m => L=41 m
Calculul puntilor
a=K1K2K3a1 [S2-pag 99-4.4]
b= K1K2K3b1 [S2-pag 99-4.4]
c= 2 mm [S2-pag 100-tabelul 4.3]
K1=1,01,2; K2=1..1,2 ; K3=1 -se aleg in functie de material, de numarul de treceri ale tablei
prin matrita si de precizia avansului si a ghidarii.
Pentru fig. 12-> a=1,7mm; b=2,2mm; c=2mm
P = 40 +1,7 = 41,7 mm
fig12
Pentru fig. 13-> a=1,36mm; b=1,76mm;
P = 40 +1,36 = 41,36mm
fig13
Pentru fig. 14-> a=2,2 mm; b=2,2mm;c=2mm
P = 56,2 mm
fig14
Pentru fig. 15-> a=1,7mm;c=2mm
P = 41,7 mm
fig15
Fig16
Pentru fig. 16-> a=1,36 mm;c=2mm
P = 41,36 mm
fig16
Pentru fig. 17-> a=1,7 mm;b=2,2;c=2mm
P = 41,7 mm
fig17
Calculul latimii benzii
Latimea benzi se determina in functie de dimensiunea piesei, de natura materialului, abaterea
la latime a benzii, numarul randurilor de croire, cu relatia:
l=nD+(n-1)a+2(b+Dl)+kc [S1,pagina 101,(4.6)] in care:
n=numarul randurilor de croire
D=dimensiunea piesei transversala pe lungimea semifabricatului
a=puntita intermediara
b=puntita laterala
c=puntita taiata de ponasonul de pas
Dl =abaterea inferioara
K=numarul poansoanelor de pas [S2-pagina100,tabelul 4.4]
Pentru fig.12=> lc= 41,3 + 2*(2,2+0)+2 = 47,7mm
Pentru fig.13 => lc =41,3 + 2*(1,76+0)= 44,82 mm
Pentru fig.14 => lc =60,4+0*2 = 60,4 mm
Pentru fig. 15 => lc =43,3 + 0*2 = 43,3 mm
Pentru fig.16 => lc =41,3 + 0*2 = 41,3 mm
Pentru fig.17 => lc =90,7+0*2 = 90,7 mm
Nr crt Variante de croire Modul de realizare a pasului
Schita croirii Latimea benzii
Calculata lc Standardizata lStas
0 1 2 3 4 5
1 Cu deseuri
Dreapta pe un rand
Cu poanson de pas
Fig12 47,7 48
2 Cu opritor Fig13 44,82 45
3 Inclinata pe un rand
Cu poanson de pas
Fig14 60,4 63
4 Pe mai multe randuri
Cu poanson de pas
Fig17 90,7 94
5 Cu deseuri putine
Dreapta pe un rand
Cu poanson de pas
Fig15 43,3 45
6 Cu opritor Fig16 41,3 42
Tabelul 5.
Aprecierea eficientei croirii se face cu relatia [S2,pag101,4.7]:
unde: n numarul de randuri de croire
A aria piesei determinata de conturul exterior al acesteia
p pasul la croire
lS latimea standardizata a benzii
A aria efectiva a conturului exterior = 1600 mm2
Astfel pentru cele 6 variante de croire au rezultat urmatoarele date:
Aprecierea modului in care se utilizeaza materialul se face prin intermediul relatiei [S2, pag101
4.8]:
Unde: N= numarul de piese care rezulta dintr-un semifabricat;
N= L/p
A0= aria efectiva a piesei(cuprinsa intre conturul exterior si contururile interioare);
lS = latimea standardizata a benzii;
L = lungimea semfabricatului;
A0 = 1600 (2** +4*7,5) = 1544,86 mm2
N1 = L/p1 = 41.000/41,7 = 983buc.
N2 = L/p2 = 41.000/41,36 = 991 buc.
N3 = L/p3 = 41.000/56,2 = 729 buc.
N4 = L/p4 = 41.000/41,7 = 983buc.
N5 = L/p5 = 41.000/41,36 = 991 buc.
N6 = L/p6 = 41.000/41,7=983 buc.
Aprecierea modului de utilizare al materialului va avea avea urmatoarele valori:
Coeficient\Varianta V1 V2 V3 V4 V5 V6
Kc 79,93%
0.3 85,96%
0.3 45,19%
0.3 85,26%
0.3 92,10%
0.3 81,63%
0.3 6 9 5 8 10 7
Ku
77,18% 0.3
83% 0.3
43,63% 0.3
82,32% 0.3
88,93% 0.3
78,82% 0.3
6 9 5 8 10 7
Ct 6 0.4 9 0.4 5 0.4 8 0.4 10 0.4 7 0.4
Nota finala 6 9 5 8 10 7
Tabelul 6 .
A5. Analiza schemei tehnologice.
Schema tehnologica reprezinta o anumita dispunere a poansoanelor, pe schema de croire
optima in asa fel incat, coroborata cu avansul semifabricatului, sa permita obtinerea piesei.
Pentru a determina schema tehnologica optima, trebuie precizate initial restrictiile tehnice si
tehnologice impuse procesului de prelucrare. Este bine ca schema tehnologica sa fie cat mai
scurta (sa contina un numar minim de posturi de lucru).
Criteriile tehnologice se refera la:
-respectarea conditiei de distanta minima intre orificiile executate in placa activa; d=3,8
mm
-adoptarea unor forme ale suprafetelor elementelor active care sa nu ridice probleme
tehnologice la prelucrare;
-modalitatea de asamblare a poansoanelor in placa port-poanson.
Sunt situatii in care conditia de distanta minima intre doua orificii de dimensiuni mici si
apropiate, executate in placa activa, este respectata si ,cu toate acestea montarea,
poansoanelor care sa realizeze cele doua orificii ridica probleme deoarece , prin marirea
dimnsiunilor lor, pentru a rezista la flambaj, nu mai pot fi montate unul langa celalalt. In aceasta
situatie, cele doua orificii trebuie prelucrate la posturi de lucru diferite sau, daca distantele
permit, se pot freza poansoanele incat sa poata fi montate unul langa celalalt.
In conditiile unor orificii cu profile complexe, care trebuie realizate in placa activa si care
ridica probleme tehnologice deosebite, se pune problema realizarii acestora printr-o imbinare
corespunzatoare de segmente sau pastile. In situatiile in care formele orificiilor realizate in
placa activa sunt tehnologice, aceasta poate fi realizata monobloc.
Atunci cand numai unele profile ale orificiilor sunt complexe, placa activa se realizeaza in
constructie asamblata partial. In aceasta situatie, se realizeaza din pastile numai acele profile
care ridica probleme de fabricatie.
Distanta minima dintre orificii este d=3,8 conform [S2 pagina 122, tabel 6.1]
Astfel pentru piesa in discutie se pot imagina mai multe modalitati de dispunere a
poansoanelor:
-schema tehnologica caracterizata
A.6. Calculul fortelor si stabilirea pozitiei centrului de presiune.
Calculul fortelor de deformare este necesar pentru a putea dimensiona si verifica fiecare
poanson, pentru a putea determina pozitia centrului de presiune si pentru a putea alege utilajul
de presare(presa).
Pentru calculul fortelor de deformare se vor folosi urmatoarele formule de calcul:
Forta de stantare :
[S2-pag.127-7.1]
unde: k = 1,1...1,3 este un coefficient care tine seama de anizotropia proprietatilor fizico-
mecanice ale materialului, de abaterile la grosime ale acestuia, de gradul de uzura al
muchiilor taietoare; se alege k-ul pentru cazul cel mai nefavorabil,k=1,3.
l = lungimea conturlui forfecat;
g = grosimea materialului (g=1,5mm);
= rezistenta la forfecare a materialului piesei ( )
Fig 18.
Calculul lungimilor poansoanelor:
Lp1 = Lp3= mm
Lp2 = 5.5*2+2*2+2* *1=21.28 mm
Lp4 = 44+4 = 48 mm
Lp5 = 16+4+5+18+10+3+5+2+16=79 mm
Lp6 = 13*2+4= 30 mm
Lp7 = 4*2=8 mm
Pentru determinarea fortelor de scoatere si de impingere avem nevoie de 2 coeficienti, ksc si
kimp.
ksc = 0,038 [S2-pag134-tabelul 7.7]
kimp=0,031 [S2-pag134-tabelul 7.7]
Determinarea fortelor pentru poansonul 1 si 3:
Fst1= = Fst3 Fig 19.
Fsc1= Fst1 ksc=6367.92 0,038 =241.98 N = Fsc3
Fimp1= Fst1 kimp=6367.92 0,031*5.33=1052.14 N = Fimp3
Determinarea fortelor pentru poansonul 2:
Fig 20
Fst2=
Fsc2= Fst2 ksc= 0,038 =409.98 N
Fimp2= Fst2 kimp= 0,031=334.45 N
Determinarea fortelor pentru poansonul 4:
fig21
Fst4=
Fsc4= Fst4 ksc= 0,038 =924.76 N
Fimp4= Fst4 kimp= 0,031=754.41 N
Determinarea fortelor pentru poansonul 5:
Fig 22.
Fst5=
Fsc5= Fst5 ksc= 0,038 =1522.01 N
Fimp5= Fst5 kimp= 0,031=1241.64 N
Determinarea fortelor pentru poansonul 6:
Fig 23
Fst6=
Fsc6= Fst6 ksc= 0,038 =577.98 N
Fimp6= Fst6 kimp= 0,031=471.51 N
Determinarea fortelor pentru poansonul 7:
Fig 24
Fst7=
Fsc7= Fst7 ksc= 0,038 =154.12 N
Fimp7= Fst7 kimp= 0,031=125.73 N
Calculul fortelor de indoire la 90o: F=
[S2-pag139-relatia 7.22]
Unde: g= grosimea materialului
b=latimea piesei
l0=bratul fortei
Determinarea fortelor pentru poansonul 8:
Fig 25
N
Determinarea fortelor pentru poansonul 9:
Fig26 Trebuie corectat desenul in loc de 3 e 13,5
N
O imagine asupra valorilor fortelor este prezentata in tabelul 7.
Nr. crt.
Forma si dimensiunile
sectiunii transversal a partii active a poansoanelor
Formula de calcul
Forta de deformare Forta totala pe poansonul i
[N]
Fst
Find
Fsc
Fimp
Fel
1 Fig19 Fst=kl1g 6367.92 - 241.98 1052.14 - 7662.04
2 Fig.20 Fst=kl2g 10788.96 - 409.98 1782.61 - 12981.55
3 Fig.19 Fst=kl3g 6367.92 - 241.98 1052.14 - 7662.04
4 Fig.22 Fst=kl4g 24336 - 924.76 4021 - 29281.76
5 Fig.22 Fst=kl1g 40053 - 1522.01 6617.94 - 48192.95
6 Fig.23 Fst=kl1g 15210 - 577.98 2513.3 - 18301.28
7 Fig.24 Fst=kl7g 4056 - 154.12 670.14 - 4880.26
8 Fig.25 Fi=
- 1104,54 - - - 1104.54
9 Fig.26 Fi=
- 469.43 - - - 469.43
Forta totala de deformare 130535.85
Tabelul 7.
In functie de forta totala de deformare vom alege presa din tabelul 8.
Calculul centrului de presiune
Centrul de presiune reprezinta punctul in care este aplicata rezultanta fortelor ce actioneaza
simultan asupra stantei in procesul de lucru.
Calculul centrului de preziune este necesar pentru a determina pozitia cepului.
Daca cepul nu este bine dispus intr-un punct bine determinat, pachetul mobil are tendinta de
rasturnare, de a nu se deplasa plan-paralel cu pachetul fix, producand uzura accentuata in
elementele de ghidare ale sculei si chiar a elementelor active.
Pentru a evita acest fenomen, cepul trebuie dispus in centrul de presiune al sculei.
Determinarea pozitiei centrului de presiune se face raportand schema tehnologica adoptata
la un sistem de axe convenabil, folosind relatiile:
[S2-pag 166-8.1]
=113.39 mm
=-0.76 mm
B.2. Calculul de verificare al unor elemente componente.
Elementele componente ale unei matrite, care se supun in mod curent verificarii sunt
poansoanele , placile de capat si uneori placile active.
Poansoanele se verifica la compresiune si flambaj. Pentru cea de-a doua verificare trebuie
cunoscuta lungimea poansonului.
Placile de capat fabricate in general , din materiale cu caracteristici mecanice obijnuite
sunt solicitate la strivire de forta care actioneaza pe fiecare poanson.
Verificarea la compresiune a poansoanelor:
[S2,pag 206,relatia 9.23]
Fi este forta de deformare transmisa prin poansonul I;
Ai min aria minima a sectiuni transversale;
Rmc rezistenta admisibila la compresiune ; Rmc=1000 Mpa
c= tensiunea efectiva de compresiune.
fig. 27
Verificarea la flambaj a poasoanelor se face avand in vedere solutia constructiva adoptata
pentru ghidarea acestora si coeficientul de sveltete determinat cu relatia:
=
[S2,pag 206,relatia 9.24]
l= lungimea libera a poansonului
lf lungimea la flambaj =
l [mm]
Imin - raza de inertie minima [mm]
imin=
[S2,pag206,relatia 9.25]
Pentru poansonul notat cu 1:
l1=28.5 mm => lf1 =
28.5= 20.15 mm
Imin1 = d/64=12.56 mm
imin1=
=1
1=
1=20.15< o=90 (pentru oteluri dure) => poansonul rezista
Pentru poansonul notat cu 6:
l2=28.5 => lf2 =
28.5= 20.15 mm
Imin2 = h /16=69.33mm
imin2=
=1.15
2=
2=17.52< o=90 (pentru oteluri dure) => poansonul rezista
Verificarea placii de capat.
Placile de capat constituie suportul pe care se monteaza toate elementele pachetului
mobil al stantei sau matritei si, in acelasi timp, face legatura, prin intermediul cepului, cu
berbecul presei.
Datorita modului mai favorabil in care ele sunt solicitate, placile de capat se verifica
numai la strivire. Aceasta solicitare se datoreaza fortei de
reactiune a materialului care este deformat si care se transmite
prin intermediul suprafetei frontale a poansonului asupra
materialului placii de capat.Verificarea se face cu relatia:
unde: F forta de deformare care actioneaza pe poansonul
respectiv;
Ao aria suprafetei frontale a poansonului cu care acesta
se sprijina pe placa de capat Fig. 28
Rmstr rezistenta admisibila la strivire si alegem Rmstr =120 MPa[S2,pag215,tabelul 9.43]
Calculul dimensiunilor nominale si stabilirea abaterilor elementelor active.
Stabilirea corecta a formei si dimensiunilor elementelor active utilizate in procesele de
stantare are o importanta capitala asupra posibilitatii de a obtine piesa in conformitate cu
conditiile tehnice impuse prin desenul de executie. Indiferent daca piesa rezulta prin copiere
sau generare, forma si dimensiunile poansonului se regasesc transpuse pe conturul piesei.
Avand in vedere ca poansonul patrunde in placa de taiere cu un joc foarte mic si ca
trebuie respectata conditia de constanta a acestuia pe conturul piesei, rezulta importanta
deosebita pe care o are stabilitatea corecta a parametrilor geometrici ai elementelor active in
procesul stantarii.
In functie de procedeul pentru care sunt utilizate, de natura materialului prelucrat, de
precizia dimensionala pe care trebuie sa o asigure piesei, de varianta tehnologica de executie,
dimensiunile sectiunii transversale ale poansoanelor se determina in mod diferit pentru
perforare si decupare.
Fig. 29 Fig. 30
Pentru cazul in care executia elementelor active se face individual, in functie de modul de
repartizare a tolerantei piesei fata de dimensiunea nominala, se recomanda utilizarea
formulelor prezentate in [S2,pag175/176,tabelul 9.2], pentru determinarea dimensiunilor
nominale si stabilirea abaterilor elementelor active.
Pentru perforare.
unde: Dpl si dp sunt dimensiunile orificiului din placa de taiere respectiv
ale poansonului(Fig.29-90)
D si d dimensiunile orificiului executat in piesa, respectiv dimensiunile piesei decupate
T toleranta la dimensiunea stantata, valoare extrasa din STAS 11111-88
Tpl si Tp tolerantele la dimensiune ale orificiului placii, respectiv ale dimensiunii poansonului
[S2,pag177,tabelul 9.3]
jmin si jmax jocul minim, respectiv jocul maxim intre elementele active [S2,pag177,tabelul 9.3]
Pentru poansonul 1.
Pnetru poansonul 8.
dp1=(40+0,30*0.60 =40.16mm
Dpl1=(40+0.075+0.30*0.60 =40.285
dp2=(8,5+0.30*0.40 =8.6mm
Dpl2=(8,6+0.075+0.30*0.40 =8.825 mm
C.Calcule tehnico-economice
C.1. Calculul normei de timp.
Tendinta de eficientizare a oricarei activitati a vietii sociale se manifesta, cu justificata
acoperire in rezultate, indeosebi in domeniul tehnic. Multitudinea de factori tehnici si
economici, care caracterizeaza fabricarea unui produs, pune in fata tehnologului o diversitate
de variante tehnice, de posibilitati de obtinere a piesei respective, dintre care trebuie adoptata
aceea care, la un moment dat, in anumite conditii date, satisface in cea mai mare masura,
restrictiile impuse. Stabilirea variantei rationale de proces tehnologic se face avand in vedere
unele calcule tehnico-economice referitoare, in principal, la norma tehnica de timp si la costul
piesei.
In cazul de fata norma de timp se determina cu relatia:
in care: Tpi timpul de pregatire-incheiere calculat cu relatia (1.3)
no nr. de piese lansate in fabricatie
Tu timpul unitar
k coeficientul de corectie a timpului unitar.
Timpul unitar se determina cu relatia:
in care: Tb este timpul de baza sau timpul de functionare util(tab. 1.59)
Tai suma timpilor ajutatori pentru introducerea semifabricatului in stanta sau matrita
Tac suma timpilor ajutatori pentru comanda utilajului de presare si pentru avansarea
semifabricatului cu un pas
Tas suma timpilor ajutatori pentru operatii suplimentare.
x nr. de piese rezultate la o singura cursa a berbecului
x1 numarul total de piese rezultate dintr-o banda sau o fasie
kdl procente din timpul de adaos pentru deservirea locului de munca
kon procente din timpul de adaos pentru odihna si necesitati firesti
Coeficientul de corectie a timpului unitar k, se determina cu relatia:
k=ks*kg [S2,pag52,relatia 1.22]
unde: ks este un coeficient de corectie in functie de seria de fabricatie [ tabelul 1.87]
kg coeficient de corectie in functie de grosimea materialului [ tabelul 1.87]
k=1,05
C.2. Alegerea variantei optime de proces tehnologic.
In functie de conditiile tehnice impuse piesei(precizie dimensionala,de forma,de
pozitie,relativa,calitatea supreafetei,etc) de conditiile tehnice impuse de beneficiar(volum de
fabricatie,dotare tehnica,nivelul de calificare al personalului muncitor,volumul de
investitii,termene de fabricatie),tehnologul trebuie sa aleaga una din variantele de proces
tehnologic :cu concentrarea prelucrarilor pe un numar cat mai mic de stante sau matrite,sau cu
executarea separata a prelucrarilor pe un numar relativ mis de scule.
Stabilirea variantei de proces tehnologic,in functie de restrictii se poate face
empiric(pe baza experientei acumulate in proiectarea in acest domeniu ),in urma unor calcule
sumare aproximative,sau pe baza unor calcule tehnico-economice pentru fiecare varianta
posibila de proces tehnologic. Practic,stabilirea variantei optime de proces tehnologic se face
aproximand costurile stantelor si matritelor care vor face parte din procesul tehnologic analizat.
Costul unei piese obtinute prin deformare plastica la rece se determina cu relatia:
C= Cmat+Cman+Cr+Cau+Cas [lei/buc] [S3,pag 85]
Cmat =costul materialului din care se executa piesa ;
Cman = costul manoperei inglobate in piesa;
Cr = costul regiei;
Cau = amortizarea utilajelor de presare folosite in sistemul tehnologic;
Cas =amortizarea matritei utilizate.
Cmat = (Aogp)/(10kj) [lei/buc] [S3, pag 86]
Ao = aria piesei, a desfasuratei =1302.96mm
G= grosimea materialului = 1,5 mm
= greutatea specifica a materialului = 8,2 kg/dm
p= costul materialului 27 lei/kg
kf =coeficientul de folosire a materialuli =92.10%
Cmat= 1302.961.58,2*27/920000= 0,47 lei/buc
Cman= Rm/60Tu+Rr/60Tpi/no [S3,pag 87]
Rm retributia medie orara a muncitorului = 5 lei /ora;
Tu timpul unitar = 0,0088 in/buc
Cr= CmanR/100 (R=300..350)
Rr = retributia media orar a reglorului = 6 lei/ora
Cman = 5/600,0088+6/6020/2200=0,0016 lei/buc
Cr = 0,0016330/100=0,0052 lei/buc
Costul utilajului de presare
Cau = (VuAn)/(n) [S2,pag 87]
Vu = valoarea utilajului de presare = 10000 euro/buc
Au = norma de amortizare a presei= 4,2%
n = volumul de fabricatie
=gradul de incarcare al utilajului
=FTn/FTd100 =[(NT n)/(znsdskr60)]100 [S3, pag 88
z- numarul zilelor lucratoare = 250
ns - numarul de schimburi = 2
ds durata unui schimb = 8 ore
kr coeficient care tine seama de timpul consumat cu reparatiile curente ale presei 0,95..0,97
=[(18,922200)/(250280,9760)]100= 10,78%
Cau = 0,95 lei/buc
Cota de amortizare a matritei se determina cu relatia :
Cas= kVs/n [S2,pag 89]
k coeficient care tine seama de volumul de fabricatie si de durabilitatea totala a matritei
k= 1 [S3,pag 89, tab 2.6]
Vs = valoarea matritei 500 euro
Cas= 12000/2200= 0,909 lei/buc
Inlocuind in formula costului total , obtinem :
C= 0,47+0.0016+0,0052+0,095+0,909= 1,4808 lei/buc
Varianta 1
Considerand ca piesa se obtine prin decupare din banda colac , norma de timp se determina cu
relatia :
Nt=25/800+{0.0083/1+[(0.023+0.037)/2430+0.005/1]11.01}[1+(6+10,5)100]=0.046 min
Pentru operatia de perforare , unde semifabricatele sunt piese obtinute prin decupare la
operatia anterioara , norma de timp se determina cu relatia:
Nt=22/800+{0.012/1+[(0.0520.069+0.037+0.022)/1+0.068]11.01}[1+(6+10,5)/100]=0.572 min
Pentru operatia de indoire , care mai trebuie executata pentru ca piesa sa fie terminata , norma
de timp se determina:
Nt = 0.572 min (aceasi parametri ca si la operatia de perforare)
Utilizand relatia :
C=(Aogp)/(10kj)+[Rm/60 +Rr/60 ](1+R/100)+1/n[An +
] [S2, pag 91]
Se poate determina relatia de dependenta intre costul piesei C1 si volumul de fabricatie n:
C1=
{26418.58/(1068)+[7.5/60+(0.03+0.3011+0.3011)+10/60(0.031+0.0275+0.02750](1+250/1
00)}n+4.2/90(520052005200)+1(40+20+20)=0.482n+889 $
Varianta 2
Atunci cand piesa se obtine pe o matrita combinata avem:
Tu=0.0094/1+(0.023+0.173)/2430+0.029= 0.123 min
Nt= 22/800+11,010.0384=0.066
C2={26418.58/(1068)+[7.5/600.00384+10/600.0275)(1+250/100)}n+
(55200)/90+1401+0.068= 0.234n+910 $
Considerand ca productia anuala este de 1100000 de bucati se poate calcula pretul piesei
realizata pe cele 2 variante de proces tehnologic
Cs= 0.4513 $/buc
Cc=0.0625$/buc
Se constata ca cel mai mic pret se obtine in cazul In care piesa se realizeaza pe matrita
combinata.
C.3. Compararea variantelor tehnologice si justificarea variantei alese.
In functie de conditiile tehnice impuse piesei, de conditiile impuse de
beneficiar,tehnologul trebuie sa aleaga una din cele doua variante de proces tehnologic cu
concentrarea prelucrailor pe un numar cat mai mic de stante sau matrite, sau cu executarea
separata a prelucrarilor pe un numar relativ mare de scule.
Alegerea uneia sau alteia din cele doua variante are implicatii fundamentale asupra
desfasurarii in continuarea activitatii de proiectare a procesului tehnologic.
C
n n
V1
V2
Din graficul prezentat mai sus se observa ca pentru un program de lucru anual de
fabricatie de 1800000 bucati, este rentabila a doua varianta, adica prelucrarea pe stanta
combinata.
Bilbliografie
S1- Gheorghe Sindila Proiectarea Tehnologiilor de prelucrare prin deformare plastica la rece
Editura BREN
S2Gheorghe Sindila Tehnologii de prelucrare prin deofrmare plastica le rece= Editura
BREN
S3-Gheorge Sindila-Normarea prelucrarilor prin deofrmare plastica la rece- Editura BREN